图1，在应用调试和监视过程中连接硬件和软件过程
设计实例：基于FPGA的图像虑波器
为了演示这些工具如何用来把算法过程移至FPGA，我们以图像虑波器为例，其中输入数据流必须非常快速地处理，生成输出数据流。这样的问题可能涉及大量的计算，而且也是对带宽要求非常高。
图2说明一个简单的图像虑波器如何工作。在所示的示例中（边缘检测虑波器），尤其是3×3窗口的像素数据必须以流方式组合和处理。
图2，图像虑波器过程一次处理输入图像一个像素，在最近的八个像素进行卷积
有许多可能的方法实现这种算法。在本例中，两个流水式硬件处理器用C描述完成这种功能：一个过程生成匹配源图像的匹配行像素（以像素流读取），同时第二个过程接受第一个过程的数据流的结果，将对每个像素窗口卷积，生成一个输出图像，用第二个过程中单一的卷积像素流表示。这个过程和流用Impulse C库（见附文《Impluse C编程模型》）提供的C兼容的流I/O例程来声明和读/写。
因为算法是用标准C（外加Impulse C库）描述的，我们能从软件设计（用Microsoft Visual Studio开发）开始，它在桌面仿真环境下完成图像算法。这种设计将两种硬件过程和图像卷积功能结合到软件台设计中（它可以编译，并以基于PC的台式机应用或运行在Nios处理器中的嵌入式应用运行），它从TIFF格式文件中读取数据进行处理。这种设计可以用标准桌面调试工具和CoDeveloper Application Monitor进行设置和运行。在这种方式下，算法结果可以在编译到FPGA平台之前进行验证。
编译为硬件
用标准桌面C开发工具仿真它的功能之后，我们准备用Altera Stratix开发原型板，在混合FPGA/处理器目标上实现该应用。Altera Nios开发包包括所有编译和综合至FPGA所需的硬件和软件（包括自动生成的硬件过程的HDL源文件和表示软件过程的C源代码）。Altera提供的软件结合Impulse CoDeveloper，为我们提供了从C语言编译和执行测试应用所需的一切。
我们第一步是为图像滤波器本身生成硬件。为了达到这一目的，我们从CoDeveloper工具中选用Altera Nios Platform Support Package，处理相关的Impulse C源文件。这将产生大约1200行的RTL和相关的硬件/软件接口源文件。
接下来，用Altera Quartus工具建立新的项目，生成包括必要外设的Nios处理器核（用Altera的SOPC Builder）。CoDeveloper输出生成的硬件和软件文件给Quartus。使用Altera的框图工具，我们通过Avalon片内总线将生成的硬件过程和Nios处理器相连。
整个系统用Altera Quartus综合。应用的软件部分（主要由测试生成器和客户功能组成，包括组函数）也导入Quartus项目，用所包含的Nios编译器编译。
最后，用Altera工具生成bit文件，通过提供的并口电缆下载到平台上。在这个平台按预期要求上电和运行。
在这个例子中，显式流水的两个图像滤波器过程和由CoDeveloper C自动为硬件编译器生成的流水在每两个FPGA时钟周期获得最佳的单像素图像处理速率，相当于大约10ms完成整个512×512图像的处理速度。
当然，在FPGA上任何算法的性能是取决于I/O因素及算法本身。在我们的图像滤波器测试方案中，图像数据从Nios上运行的测试生成器通过Avalon片内互连传送到生成的FPGA硬件上，这样可以获得比上述最大像素速率低得多的有效吞吐量。另一个算法版本中，像素数据直接从FPGA硬件接口传送和读取，这样做的结果会最接近最佳的结果。因此考虑带宽的限制是非常重要的。象CoDeveloper这样的工具可以更容易和更快地进行这方面的评估和实验。
附文：Impluse C编程模型
建立软件和硬件相结合的设计需要对并行编程技术有所了解。为了帮助建立高度并行的混合硬件/软件应用，Impulse C库包括了设置和管理多个独立过程的功能，它可以通过数据流、信号和可选的共享存储资源相连接。
Impulse C编程模型（概念上和1980年C.A.R.Hoare描述的通信时序处理模型类似）提供了对硬件/软件划分和同步的系统级控制，同时允许用标准C构造编写和自动优化独立过程。
图a，Impulse C编程模型：通信主要通过数据流（映射为生成硬件中的FIFO），其它需要同步的信号，本地存储器。
使用Impulse C库功能，C语言可用来描述高度并行的应用，具有最小的软件编程复杂度，同时具有用标准C开发环境下编译和调试的能力。例如，使用Impulse C库功能，一个简单的图像滤波器可以用如下的代码风格描述（实际算法省略）
这设计方法的结果是底层硬件平台的实际情况被抽象，用户（他可能是有经验的C程序员，但几乎没有硬件设计知识）不必学习硬件设计方法，就可以描述和运行混合软件/硬件应用。